基于solidworks建模技术的工程有限元仿真分析

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1、基于SolidWorks建模技术的工程有限元仿真分析摘要:基于SolidWorks建模技术的工程有限元仿真分析在工程有限元仿真分析中，现有的通用有限元分析软件有着各自的优缺点，而三维设计软件SolidWorks具有超强的建模功能。笔者利用SolidWorks的三维实体建模技术，以单洞四...基于SolidWorks建模技术的工程有限元仿真分析在工程有限元仿真分析中，现有的通用有限元分析软件有着各自的优缺点，而三维设计软件SolidWorks具有超强的建模功能。笔者利用SolidWorks的三维实体建模技术，以单洞四车道隧道为工程背景，建立了工程有限元仿真模拟现场的复杂模型，通过So

2、lidWorks与通用有限元仿真分析软件提供的通用数据格式，将隧道三维模型转换为有限元仿真分析网格模型。通过MIDAS／GTS计算出结果，验证了基于SolidWorks建模技术应用于有限元仿真分析计算是切实可行的。　　有限元仿真分析的合理性很大程度上取决于模型建立的正确性，目前在有限元仿真分析中大多采用相近或者简略模型，因此导致计算结果与实际情况存在较大差异。应用基于SolidWorks等三维设计软件超强的建模技术，实现与通用有限元分析软件之间数学模型和数据的转换与传输，完成有限元仿真模拟前复杂模型的建

3、立工作，弥补有限元软件建造复杂模型方面的不足，从而实现有限元仿真分析的快速、准确、有效性。笔者以复杂地形条件下某单洞隧道为例，应用SolidWorks方便、快速地建立隧道三维仿真模型。并利用通用有限元分析软件与CAD/CAM程序的数据接口功能，经过数据转换后将隧道模型导入ANSYS、FLAC3D、MIDAS/GTS、COMSOLMultiphysics等多个有限元分析软件，完成隧道仿真模型的布尔代数运算和四面体单元划分，验证了SolidWorks实体、参数化建模技术应用于有限元仿真分析计算是切实可行的。　　1建模与分析软件介绍　　1.1三维CAD建模软件—SolidWorks　　S

4、olidWorks是目前应用最为广泛的机械设计自动化(MechanicalDesignAutomation)软件之一，其构造三维模型的思路和过程与设计人员的思维过程相似，其功能强大，容易掌握，尤其以具有真正的特征造型功能而深受用户欢迎，并且利用插件形式提供了当今市场上几乎所有CAD软件的输入/输出格式转换器，可以很方便地与其他三维CAD软件如Pro/E、UG、MDT等进行数据交换。　　1.2大型有限元仿真分析软件　　大型通用有限元程序，它们以功能强、用户使用方便、计算结果可靠和效率高而逐渐形成新的技术商品，成为工程计算强有力的分析工具。目前，有限元法在现代结构力学、热力学、流体力学

5、和电磁学等许多领域都发挥着重要作用。当前，在中国工程界比较流行，被广泛使用的大型有限元分析软件有ANSYS、ADINA、MSC/Nastran、ABAQUS、Simulation、ALGOR、MARC、FLACAD、MIDAS等。　　ANSYS软件将有限元分析、计算机图形学和优化设计相结合，形成了比较完善的有限元分析和处理软件。它可进行静力分析、动力分析、热分析、电磁分析和耦合分析等多种分析，能与多数的CAD软件接口，实现数据的共享和交换。FLAC3D是美国ItascaConsultingGroupInc开发的连续介质三维快速拉格朗日法分析软件。它广泛应用于边坡和路基的设计和稳定性

6、问题、浅基和深基工程、土石坝和混凝土坝设计、隧道围岩稳定性评价与支护、采矿工程设计等方面，是岩土工程中的一种重要研究工具。MIDAS/GTS代表了当前工程软件发展的最新技术，在隧道工程与特殊结构领域为人们提供了一个崭新的解决方案。MIDAS/GTS可以对复杂的几何模型进行可视化的直观建模。另外在后处理中，它能以表格、图形、图表形式自动输出简洁实用的计算书。　　2SolidWorks模型的建立过程　　2.1SolidWorks建模思路　　现在的商品化有限元程序可分成3个阶段(图1)，前处理、求解和后处理。前处理是建立有限元模型，完成单元网格划分，前处理参数化建模利用CAD软件的参数化

7、建模功能把将要参与的数据(设计变量)定义为模型参数，为以后软件修正模型提供方便。　　 　　图1SolidWorks建模程序图　　后处理则是采集处理分析结果，使用户能简便提取信息，了解计算结果。将计算结果以各种形式输出，以便于了解结构的状态，对结构进行数值分析。利用后处理结果能够反演模型的材料参数、调整模型的合理仿真程度。　　前处理中，当模型局部尺寸根据计算需要修改成所需大小时，由于SolidWorks进行所建模型采用智能尺寸，整体模型尺寸能随局部尺寸变化而变化，不必为